数据采集大作业报告.docx
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数据采集大作业报告
课程名称:
数据采集与智能仪器
姓名：
学号：
专业班级：
《数据采集与智能仪器》课程考核（大作业）
参考书赵茂泰《智能仪器原理及应用》（第三版）电子工业出版社
程德福《智能仪器》（第二版）机械工业出版社
第1章概述
本章要求掌握的内容：
智能仪器分类、基本结构及特点、智能仪器设计的要点
考试题（10分）
1智能仪器设计时采用CPLD/FPGA有哪些优点？
第2章数据采集技术
本章要求掌握的内容：
数据采集系统的组成结构、模拟信号调理、A/D转换技术、高速数据采集与传输、D/A转换技术、数据采集系统设计
考试题（30分）
1设计一个MCS-51单片机控制的程控增益放大器的接口电路。
已知输入信号小于10mv,要求当输入信号小于1mv时，增益为1000，而输入信号每增加1mv时，其增益自动减少一倍，直到100mv为止。
（15分）
评分标准：
正确设计硬件电路图（5分）；正确编写控制程序（5分）；完成仿真调试，实现基本功能（5分）；
2运用双口RAM或FIFO存储器对教材中图2-22所示的高速数据采集系统进行改造，画出采集系统电路原理图，简述其工作过程。
（15分）
评分标准：
正确设计硬件电路图（10分）；正确描述工作过程（5分）；
第3章人机接口
本章要求掌握的内容：
键盘；LED、LCD、触摸屏
考试题（30分）
1设计8031单片机与液晶显示模块LCM-512-01A的接口电路，画出接口电路图并编写上下滚动显示XXGCXY（6个大写英文字母）的控制程序（包含程序流程图）。
评分标准：
正确设计硬件电路图（10分）；正确画出程序流程图（5分）；正确编写控制程序（5分）；完成仿真调试（10分）
第4章数据通信
本章要求掌握的内容：
RS232C、RS485串行总线，USB通用串行总线，PTR2000无线数据传输
考试题（30分）
1设计PC机与MCS-51单片机的RS232C数据通信接口电路（单片机端含8位LED显示），编写从PC机键盘输入数字，在单片机的6位LED上左右滚动显示的通信与显示程序。
评分标准：
正确设计硬件电路图（5分）；正确画出程序流程图（5分）；正确编写单片机通信程序（5分）；在开发系统上运行，实现基本功能（10分）；制作实物,实现基本功能，效果良好（5分）。
第1章.概述
1.智能仪器设计时采用CPLD/FPGA有哪些优点？
FPGA/CPLD芯片都是特殊的ASIC芯片，他们除了ASCI的特点值外，还有以下优点：
1.随着VLSI工艺的不断提高，FPGA/CPLD的规模也越来越大，所能实现的功能也越来越强。
2.FPGA/CPLD的资金投入小，研制开发费用低。
3.FPGA/CPLD可反复的编程、擦除、使用或者在外围电路不动的情况下用不同的EPROM就可以实现不同的功能。
4.FPGA/CPLD芯片电路的实际周期短。
5.FPGA/CPLD软件易学易用，可以使设计人员能集中精力进行电路设计，FPGA/CPLD适合于正向设计，对知识产权保护有利。
第2章.数据采集技术
1.设计一个MCS-51单片机控制的程控增益放大器的接口电路。
已知输入信号小于10mv,要求当输入信号小于1mv时，增益为1000，而输入信号每增加1mv时，其增益自动减少一倍，直到100mv为止。
（15分）
评分标准：
正确设计硬件电路图（5分）；正确编写控制程序（5分）；完成仿真调试，实现基本功能（5分）。
设计与分析：
输入信号大小放大倍数
0-1mv1000
1-2mv500
2-3mv250
3-4mv125
4-5mv62.5
5-6mv31.25
6-7mv15.625
7-8mv7.812
当输入信号大于7mv时，放大倍数为7.875，达到小于100mv，故该程控放大器可设计为8个档，可用8路模拟开关实现。
具体实现过程：
①将小于10mv的信号通过两级放大器放大500倍，输入ad转换器的信号幅度为0-5v。
②通过ad转换，程序选择信号不同峰值，控制8路模拟开关的导通，得到不同的放大倍数。
1.硬件电路图
2.程序
#include
#include
#defineucharunsignedchar
#defineuintunsignedint
sbitcs=P3^5;
sbitwr=P3^6;
sbitrd=P3^7;
sbitA1=P1^0;
sbitB1=P1^1;
sbitC1=P1^2;
ucharad[4];
voiddelay（ucharxms）
{uchark,j;
for（k=xms;k>0;k--）
for（j=110;j>0;j--）;}
ucharAtranD（）//AD转换
{//第一次
cs=0;
wr=1;
_nop_（）;
wr=0;//wr一段时间0，读取数据；
_nop_（）;
wr=1;
delay
（1）;
P0=0xff;//读取到P1之前全置1；
rd=1;
_nop_（）;
rd=0;
_nop_（）;
ad[0]=P0;
_nop_（）;
rd=1;
_nop_（）;
//第二次
wr=1;
_nop_（）;
wr=0;
_nop_（）;
wr=1;
delay
（1）;
P0=0xff;
rd=1;
_nop_（）;
rd=0;
_nop_（）;
ad[1]=P0;
_nop_（）;
rd=1;
_nop_（）;
//第三次
wr=1;
_nop_（）;
wr=0;
_nop_（）;
wr=1;
delay
（1）;
P0=0xff;
rd=1;
_nop_（）;
rd=0;
_nop_（）;
ad[2]=P0;
_nop_（）;
rd=1;
while
（1）
{
if（ad[1]>ad[0]&&ad[1]>ad[2]）
returnad[1];
//丢弃第一次
ad[0]=ad[1];
ad[1]=ad[2];
wr=1;
_nop_（）;
wr=0;
_nop_（）;
wr=1;
delay
（1）;
P0=0xff;
rd=1;
_nop_（）;
rd=0;
_nop_（）;
ad[2]=P0;
_nop_（）;
rd=1;
}
}
voidmain（）
{uchara;
a=AtranD（）;
while
（1）
{wr=1;
_nop_（）;
wr=0;
_nop_（）;
wr=1;
delay
（1）;
P0=0xff;
rd=1;
_nop_（）;
rd=0;
_nop_（）;
ad[3]=P0;
_nop_（）;
rd=1;
if（ad[3]>a）
a=ad[3];
if（a<=25）
{C1=0;
B1=0;
A1=0;
}
else
if（a<=51）
{C1=0;
B1=0;
B1=0;
A1=1;
}
else
if（a<=178）
{C1=1;
B1=1;
A1=0;
}
else
{C1=1;
B1=1;
A1=1;
}
}
}
A1=1;
}
else
if（a<=76）
{C1=0;
B1=1;
A1=0;
}
else
if（a<=102）
{C1=0;
B1=1;
A1=1;
}
else
if（a<=127）
{C1=1;
B1=0;
A1=0;
}
else
if（a<=153）
{C1=1;
3.仿真调试
当输入信号幅度为2.2mv时，模拟开关接通R2，输出信号幅度为520mv，大概放大250倍。
当输入信号幅度为4.5mv时，模拟开关接通R4，输出信号幅度为280mv，大概放大62倍。
2.运用双口RAM或FIFO存储器对教材中图2-22所示的高速数据采集系统进行改造，画出采集系统电路原理图，简述其工作过程。
（15分）
评分标准：
正确设计硬件电路图（10分）；正确描述工作过程（5分）。
1.原理图
2.工作过程：
IDT7206是IDT公司容量为16K×9的且引脚功能完全兼容的串行FIFO双端口RAM单向的FIFO双端口存储器。
因为是一个FIFO（先入先出）存储器,所以没有绝对地址的概念,只有读指针和写指针的相对位置。
当相对位置为0时,表明存储器空;为所用的存储器的容量时,表明存储器已满。
AD7677为ADI 公司研制的16位、1MSPS的高速A/ D转换器。
采集系统的原理图如上图所示。
用一片AD7677和两片IDT7206构成了一个16位的、最高采样频率可达1MHz、每组最大采样点数为16K的数据采集系统。
若要增加采集样本长度,只需要换IDT7206即可,其硬件的连接方式基本不变。
在此系统中单片机的作用只是控制何时采样,以及采样完成后对采样数据的处理,在采样过程中,单片机无须任何干预。
至于一次采集多少次,可以由硬件决定,也可以有软件控制。
在中断中，单片机首先关闭采样脉冲信号（使P0.0输出为0），然后把每一点数据分两次分别从IDT7206（存低位）和IDT7206（存高位）读出，进行处理。
每组数据的数量应该由程序计数判断，当然也可以利用IDT7206的EF标志进行查询判断。
在进行第二组数据的采集前，最好将IDT7206先复位，通过在IDT7206的RS引脚输入一个低脉冲，即在8031的P0.0引脚输出一个低脉冲。
这样可以更充分地保证FIFORAM的读、写指针的稳定。
、
第3章人机接口
本章要求掌握的内容：
键盘；LED、LCD、触摸屏
考试题（30分）
1设计8031单片机与液晶显示模块LCM-512-01A的接口电路，画出接口电路图并编写上下滚动显示XXGCXY（6个大写英文字母）的控制程序（包含程序流程图）。
评分标准：
正确设计硬件电路图（10分）；正确画出程序流程图（5分）；正确编写控制程序（5分）；完成仿真调试（10分）
设计与分析：
初始化LCD后，在上下行延时显示数据即可实现上下滚动的效果。
即：
显示第一行>延时>清屏>显示第二行>延时>循环。
1.硬件电路
2.流程图
3.程序
#include
typedefunsignedcharuint8;
//typedefunsignedintuint16;
sbitRS=P2^0;
sbitRW=P2^1;
sbitEN=P2^5;
sbitBUSY=P0^7;
unsignedcharcodestr1[]={"LUOSHUYU"};
voiddelay（）
{uint8i,j;
for（i=0;i<255;i++）
for（j=0;j<111;j++）;
}
voidwait（）
{
P0=0xff;
do
{RS=0;
RW=1;
EN=0;
EN=1;
}
while（BUSY==1）;
EN=0;
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